[發(fā)明專利]一種新型壓電陶瓷粉體細化方法及壓電陶瓷

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• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112341196A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設計）人: 余健;蔣杏兵;唐燕民;李文好
• 申請（專利權）人: 海鷹企業(yè)集團有限責任公司
• 主分類號: C04B35/491
• 分類號: C04B35/491;C04B35/626;C04B35/634;C04B41/88
• 代理公司: 無錫派爾特知識產權代理事務所(普通合伙) 32340
• 代理人: 楊立秋

本發(fā)明涉及壓電陶瓷應用領域技術領域，具體涉及一種新型壓電陶瓷粉體細化方法及壓電陶瓷，采用濕法球磨和砂磨機細化法制備，其主要步驟包括：配料—混料—預燒—砂磨—過篩—成型與排塑—燒結—上電極和極化處理—壓電性能測量，本發(fā)明通過引入砂磨機，采用濕法球磨和砂磨機多次細化處理，縮短了噴霧造粒前球磨攪拌的時間，降低了壓電陶瓷粉體的顆粒度和燒結溫度，提升了材料的壓電性能，大大提高了生產的效率和實用性。

技術領域

本發(fā)明涉及壓電陶瓷應用領域技術領域，具體涉及一種新型壓電陶瓷 粉體細化方法及壓電陶瓷。

背景技術

壓電陶瓷材料作為一種極其重要的電子信息功能器件材料，近年來發(fā) 展迅速，應用日趨廣泛，已經成為當代不可或缺的現(xiàn)代工業(yè)材料之一。壓 電效應其實就是當對壓電陶瓷材料施加外部應力時，其內部晶體表面產生 了電荷(正壓電性)；若對該材料施加一個外部電場，則內部晶體會在電 場作用下產生形變(逆壓電性)。隨著工業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，人們對壓電陶 瓷的生產工藝不斷改進，對其性能要求越來越高。但是諸多因素制約了壓 電陶瓷性能的提升。

目前PZT系列壓電陶瓷作為工業(yè)上應用廣泛的陶瓷其燒結溫度在 1300℃左右。如何降低燒結溫度，提高燒結致密度一直是近年來研究人員 的研究重點。在PZT系列壓電陶瓷的基礎上，引入砂磨機的細化處理有助 于降低陶瓷粉體的顆粒度，提高陶瓷的燒結致密度，改善陶瓷的壓電性能。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術的不足，目前PZT系列陶瓷細化處理后顆粒度僅為 D50＝1.2μm，本發(fā)明提供一種能細化顆粒度為D50＝0.8μm的方法及壓電陶 瓷，制備的P-8陶瓷材料顆粒度為D50＝0.8μm，在常溫下的d₃₃值為280pC/N， 常溫下k _p＝57％，達到了水聲材料應用的性能標準。

本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn)：

一種新型壓電陶瓷粉體細化方法，包括以下步驟：

(1)配料：根據(jù)PZT系列P-8的PbZrTiO₃化學分子式計算各組分所需 原料的比例，進行配料后，得到陶瓷粉料；

(2)混料：采用傳統(tǒng)濕法球磨混料，將陶瓷粉料和去離子水按比例加 入攪拌桶，形成料漿進行球磨，球磨結束，漿料烘干備用；

(3)預燒：將烘干后的粉料在700-800℃的溫度下預燒2h；

(4)砂磨：稱取預燒處理后的陶瓷粉末倒入去離子水中并攪拌均勻， 制成混合陶瓷料漿；將混合陶瓷料漿填入砂磨機的料筒中進行細化處理3h； 將細化后的陶瓷料漿從料筒中取出，把陶瓷料漿與占料重4-6％的PVA溶液 球磨攪拌混合均勻；

(5)過篩：將混合均勻后的陶瓷料漿接入噴霧造粒機，制備得到的粉 末用250目篩網進一步過篩；

(6)成型與排塑：將粉末預壓成型得到陶瓷素坯，將陶瓷素坯放入馬 弗爐中，在750℃的溫度下排膠1h，進一步排除陶瓷素坯中的成型劑，保 證燒結質量，提高燒結致密度；

(7)燒結：在1240℃的溫度下燒結2h，隨爐自然冷卻；

(8)上電極和極化處理：在陶瓷表面進行滲銀處理，形成金屬薄膜， 對陶瓷施加一個強直流電場，材料內部的鐵電疇發(fā)生轉向，陶瓷中的電疇 全部按電場方向排列，只有經過極化處理的壓電陶瓷材料才有壓電效應。

優(yōu)選的，所述的步驟(1)中采用分析純Pb₃O₄、ZrO₂、TiO₂粉體作為原 料進行配料。

優(yōu)選的，所述的步驟(2)中陶瓷粉料和去離子水按照100:43的質量 比進行攪拌。